Татьяна Гагарина

Искусство ограждать

В сознании людей слово "стена" ассоциируется с защищенностью, надежностью дома как такового. Недаром существует поговорка: "Быть как за каменной стеной".

СТЕНА СТЕНЕ РОЗНЬ

Выбор материалов и конструкций стен зависит от многих факторов, начиная от климатических условий, архитектурного решения здания и заканчивая наличием местных строительных материалов, их физико-механическими и экономическими показателями. Долговечность стен во многом определяет срок службы дома. Так, наружные стены должны иметь соответствующие нормативам теплозащитные качества, обладать морозостойкостью, быть паро- и воздухопроницаемыми, то есть в любое время года обеспечивать в помещениях необходимый температурно-влажностной режим. Необходимо, чтобы наружные и внутренние стены обладали определенными звукоизолирующими свойствами, а выбранные материалы и конструкции отвечали всем техническим требованиям. Но, к сожалению, не всегда есть возможность принять наиболее экономичные решения.

Характеристики стеновых материалов

Материал

Плотность, кг/м3

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м • С)

Толщина стены при R0пр=3,15, м

Масса 1 м2 стены, кг

Кирпич глиняный полнотелый

1700

0,81

2,5

4250

Кирпич глиняный (пустотность 20%)

1400

0,43

1,35

1900

Кирпич силикатный

1800

0,87

2,7

4860

Кирпич глиняный поризованный

800

0,18

0,55

450

Ячеистый бетон (автоклавный)

500-600

0,16-0,19

0,5-0,6

250-360

Керамзитобетон

500-1200

0,23-0,52

0,72-1,64

360-1970

Полистиролбетон

150-400

0,05-0,1

0,16-0,32

24-128

Древесина (сосна)

500-1200

0,14-0,18

0,45

220

КАК СБЕРЕЧЬ ТЕПЛО И ОБЕСПЕЧИТЬ ПРОЧНОСТЬ

При теплотехническом расчете термическое сопротивление однородной стены определяется как отношение ее толщины к коэффициенту теплопроводности материала, из которого она выполнена. Полученное значение не должно быть ниже приведенного сопротивления теплопередаче, для Москвы и Московской области оно составляет 3—3,2 м2 •С/Вт. Термическое сопротивление многослойной стены зависит от толщины и коэффициента теплопроводности материала каждого слоя. Если влажность стеновых материалов повышается, то их теплозащитные свойства ухудшаются.

Долгие годы кирпичная стена в два-два с половиной полнотелых кирпича считалась идеальной. Однако в 1995 году был введен СНиП 11-3-79* "Строительная теплотехника", установивший более жесткие нормативы энергосбережения (см. таблицу). В соответствии с ним, стена из полнотелого глиняного кирпича должна иметь толщину более 2 м, из бревна или бруса — около 50 см.

Чем выше прочность стенового материала (необходимо, чтобы в зданиях с железобетонными перекрытиями она была достаточно высока), тем ниже его сопротивление теплопередаче. Полноценный расчет с учетом всех норм и требований, а также особенностей проекта способен выполнить только специалист.

01. Строительство дома с деревянным каркасом

02. Напольный профиль под металлический каркас (Rautaruukki)

03. Металлический каркас под сайдинг (Rautaruukki)

04. Металлический каркас под кирпич (Rautaruukki)

05. Металлический каркас с установленным утеплителем (Rautaruukki)

06. Пустотный кирпич (утолщенный) ("Керма")

ДЕРЕВЯННЫЕ СТЕНЫ ИЗ БРУСА И БРЕВЕН

При традиционном способе возведения бревенчатых домов используются бревна с естественным уровнем влажности. Как правило, древесину заготавливают в зимний период, когда она меньше подвержена усушке, загниванию и короблению. Для стен выбирают хвойные деревья, по возможности одинакового диаметра. Свежесрубленные деревья легче обрабатываются и меньше деформируются при естественной сушке в собранном виде.

Рубка бревенчатых домов — довольно трудоемкий процесс, правильно осуществить который под силу лишь плотникам высокой квалификации. От точности выполнения продольных и угловых стыков венцов во многом зависит, будет ли жилище теплым. В углах бревна соединяют двумя способами — с остатком ("в чашу") и без остатка ("в лапу" или "в обло"). Собранный сруб "выстаивается" в течение шести-девяти месяцев. За это время влажность древесины снижается в три-пять раз, а стены дают усадку, достигающую 5% от первоначальной высоты. Затем бревна маркируют, сруб раскатывают и вновь собирают на заранее подготовленном фундаменте.

Сегодня пользуются популярностью изготовленные промышленным способом дома из оцилиндрован-ного бревна. После предварительной обработки (снятия коры, устройства технологического разреза и пр.) бревна подвергаются принудительной сушке, после которой равномерно распределенная в древесине влага составляет 12—18%. Во время этой операции трещины локализуются в зоне технологического разреза. Затем; бревну придают точные геометрические размеры (оцилиндровывают). Станочным способом выбирают продольные и угловые пазы. Благодаря герметичной упаковке бревна сохраняют низкую влажность до момента монтажа. При такой технологии возведение бревенчатых стен сводится к сборке готовых элементов.

Технология строительства домов из бруса имеет много общего с процессом возведения бревенчатых домов, по-разному выполняются лишь угловые стыки венцов. Между тем, прямоугольное сечение бруса значительно упрощает сборку. Использование профилированного бруса позволяет максимально уплотнить горизонтальные стыки между венцами.

Согласно СНиПу 11-3-79* "Строительная теплотехника", толщина бревенчатых стен и стен из бруса должна быть очень велика. Однако можно улучшить их теплотехнические характеристики, если в качестве облицовочного слоя применить кирпич, а также утеплитель и слой пароизоляции. Такая конструкция защитит стены от воздействия атмосферных осадков, уменьшит их продуваемость и снизит вероятность возгорания. Для вентиляции внутреннего пространства, заполненного утеплителем, вверху и внизу кирпичной облицовки необходимо оставить продухи. Правда, комфортабельность деревянного дома в этом случае снижается, а стоимость увеличивается.

Обладая всеми достоинствами цельной древесины, клееный брус не имеет ее недостатков. Он гораздо прочнее, при изменении влажности практически не деформируется, поэтому клееному брусу можно придавать сложный профиль, обеспечивающий герметичность стыков даже без применения уплотняющих материалов; кроме того, в нем не образуется трещин. Дом, построенный из этого материала, практически не подвержен усадке. Тщательно обработанные поверхности такого бруса не нуждаются в основательной отделке — достаточно нанести слой лессирующих антисептиков, не скрывающих природную текстуру дерева. Благодаря пониженной влажности (не более 12%) и отсутствию трещин клееный брус обладает более низким коэффициентом теплопроводности, чем цельная древесина. Современные технологии позволяют производить брус толщиной до 30 см. Однако стоимость материала пока достаточно высока — около 400 $/м3.

ДЕРЕВЯННЫЕ КАРКАСНЫЕ И КАРКАСНО-ПАНЕЛЬНЫЕ ДОМА

Благодаря технологии возведения каркасных и каркасно-панельных домов удается значительно снизить расход древесины, существенно улучшив при этом теплозащитные свойства стен. Основу — деревянный каркас, изготовленный из стоек толщиной не менее 50 мм и шириной минимум 150 мм, обшивают листовым или погонажным материалом, а внутренние полости заполняют теплоизоляционным материалом (плиты из минерального или стекловолокна, пенополистирол). Чтобы здание сохраняло устойчивость под действием ветровой нагрузки, в стойки каркаса врезают диагональные раскосы. С внутренней стороны утеплителя прокладывают пароизоляционный слой (например, "Ютафол Н"), защищающий конструкцию стен от проникающих из помещений водяных паров, а с наружной стороны — ветрозащитный гидроизоляционный материал ("Тайвек", "Ютакон" и т.п.). Здесь же делают вентиляционный зазор. Для наружной обшивки применяют доски, вагонку, водостойкую фанеру, цементностружечные, ориентированно-стружечные, фиброцементные плиты и пр., для внутренней — доски, фанеру, гипсокартон.

В настоящее время широко распространена технология сборки домов из изготовленных промышленным способом панелей, основой которых является такая же каркасная конструкция. Каркасные и каркасно-панельные постройки практически не подвержены усадке, поэтому их можно отделывать сразу же после установки. При хорошей антисептической обработке дерева, наличии надежного утеплителя и правильной эксплуатации такие дома прослужат довольно долго.

Развитие строительной технологии привело к использованию более экономичного металлического каркаса, однако принцип возведения стен остался прежним. Стеновую конструкцию образуют металлические стойки (их длина может превышать длину деревянного каркаса), а также утеплитель, пароизоляционный, ветрозащитный слои, обшивка и пр. В качестве утеплителя применяют не только плиты из минеральной ваты, стекловолокна и т.п. (как в домах с деревянным каркасом), но и пенополистиролбе-тонные, газобетонные блоки и другие материалы. Необходимо отметить, что конструкции перекрытий, стен, стропильной крыши представляют собой единую структуру, что придает постройке устойчивость, прочность и надежность. Металлические элементы изготавливают из высокопрочной оцинкованной стали толщиной 0,7—3,5 мм. Особая перфорация профиля исключает образование мостиков холода и позволяет снизить общую массу каркаса. Строительство можно вести в любое время года, так как соединение элементов, крепление обшивки и т.п. операции производятся с помощью болтов и шурупов.

ЧЕМ ВЫШЕ ПРОЧНОСТЬ СТЕНОВОГО МАТЕРИАЛА, ТЕМ НИЖЕ ЕГО СОПРОТИВЛЕНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ. ПОЛНОЦЕННЫЙ РАСЧЕТ ПРОЕКТА СПОСОБЕН ВЫПОЛНИТЬ ТОЛЬКО СПЕЦИАЛИСТ

КИРПИЧНЫЕ СТЕНЫ

07. Поризованный кирпич ("Победа-KNAUF")08. Рифленый кирпич. Технологические пустоты обеспечивают полноценный обжиг (Мстерский завод керамических стеновых материалов)

Традиционную кирпичную кладку условно можно разделить на три слоя. Кирпичи, уложенные в наружные ряды кладки, называют верстами. Различают наружную версту и внутреннюю. Ряды кладки между верстами называются забутовочными, или забутовкой. Наиболее распространенные типы кирпичей — керамический (глиняный) и силикатный, при производстве которого применяется известково-песчаная смесь. В строительстве загородных домов силикатный кирпич используется редко. Для него требуются массивные фундаменты: силикатный кирпич обладает большей плотностью и теплопроводностью, чем керамический, и к тому же хорошо впитывает влагу, поэтому отличается невысокой морозостойкостью.

Керамический кирпич бывает полнотелым и пустотным. В пустотном кирпиче при формовании образуются сквозные или замкнутые пустоты, за счет чего снижается масса и теплопроводность материала. За счет уменьшения массы можно производить полуторные и двойные кирпичи. В итоге снижается расход кладочного раствора и, как следствие, улучшаются теплотехнические свойства кладки, а также сокращаются сроки возведения стен.

Как видно из таблицы, толщина кладки из полнотелого глиняного кирпича при выполнении требований СНиП 11-3-79* должна составлять более двух метров, а пустотного — более метра. Существует несколько способов снижения объема кирпича при обеспечении прочности и необходимых теплоизоляционных характеристик стен. Прежде всего речь идет о применении крупноформатных блоков из поризованной керамики. В качестве примера приведем поризованные керамические камни производства завода "Победа-KNAUF". Эти изделия имеют открытые вертикальные пустоты и замкнутые поры. Благодаря блокам больших размеров в несколько раз снижается количество швов в кладке, а значит, и мостиков холода. Стены из поризованных керамических блоков имеют не только низкий коэффициент теплопроводности, но и высокую тепловую инерцию, что позволяет аккумулировать тепло. Однослойную кладку с элементарной перевязкой способен выполнить даже рабочий, не обладающий высокой квалификацией.

Особенность колодцевой кладки заключается в том, что стены выкладывают из двух самостоятельных стенок толщиной в полкирпича, соединенных между собой вертикальными и горизонтальными мостиками. Образующиеся колодцы в процессе кладки заполняют утеплителем. Однако в подобных случаях конструктивная прочность снижается, поэтому способом колодцевой кладки не рекомендуется возводить стены зданий высотой более двух этажей. При кирпично-бетонной анкерной кладке возводят две параллельные стенки, между которыми помещают слой пенобетона. Кирпичи, уложенные тычком и выступающие внутрь кладки, обеспечивают анкеровку продольных стен и бетона. Если используют теплоизоляционные плиты, то зазор между наружной верстой и забутовкой заполняют утеплителем по ходу кладки. Прослойку из теплоизоляционного материала разделяют через каждые пять рядов кладки рядом кирпичей, уложенных тычками.

По сути три последних вида кладки представляют собой разновидность трехслойных ограждающих конструкций, состоящих из внутренней несущей части стены, наружной облицовочной и расположенного между ними утеплителя. Б качестве последнего используют плиты из минеральной ваты на основе базальтового волокна (например, ROCKWOOL, PAROC), стекловолоконные плиты (ISOVER), экструдированный пено-полистирол (Styrofoam, Styrodur, BASF, Ausroterm) и пенополистиролбетон. Внутренняя и наружная стенки соединяются арматурными стержнями или сетками, металлическими скобами, а также специальными стек-лопластиковыми элементами.

09 и 10 Строительство дома из пенобетонных (газобетонных) блоков

11. Строительство монолитного дома с использованием несъемной опалубки

Необходимо помнить, что структура трехслойной стены неоднородна, образующие ее материалы имеют различные теплотехнические и пароизоляционные свойства. Если это обстоятельство не учитывается при проектировании и возведении трехслойных ограждающих конструкций, то в их толще может образовываться конденсационная влага, из-за чего снижаются теплотехнические характеристики стены.

Если проектом не предусмотрена облицовка фасада, то для обеспечения необходимого уровня теплоизоляции применяют системы наружного утепления фасадов. Толщина кладки, тип и сорт кирпича определяют исходя из конструктивных особенностей и требований прочности. Фасадные системы могут быть теплоизоляционно-связанными и навесными вентилируемыми. При их применении общая толщина стены обычно не превышает 45 см.

В процессе расчета и проектирования теплоизоляционно-связанных фасадных систем ("РУСХЕКК-ТИСС", "ТЕПЛО-АВАНГАРД", "ЕВРОТЕРМ") точка концентрации влаги (точка росы) искусственно выводится на наружную поверхность утеплителя. В соответствии с этой технологией слой утеплителя крепится к наружной стене здания клеевым составом на основе це-ментно-известково-песчаной смеси и специальными дюбелями. В качестве теплоизоляционного материала используются жесткие минераловатные плиты (PAROC, ROCKWOOL, ISOMAT). Затем наносится армирующий состав, в который "утапливается" армирующая сетка из стекловолокна; проводятся штукатурные работы. После этого фасад окрашивается силикатной краской. Такие системы не только сохраняют тепло, но и аккумулируют его в наружных стенах, улучшая микроклимат жилых помещений. Они работают как насос, выводя избыток парообразной влаги из различных частей здания наружу и регулируя тем самым температурно-влажностный режим.

Навесные вентилируемые фасадные системы устроены иначе. Так, при установке системы INTER-STONE к наружной стене дома сначала монтируется и крепится несущая конструкция, состоящая из деревянной, обработанной антисептиками обрешетки и нержавеющих металлических элементов, затем укладывается утеплитель из минерального волокна. Потом устанавливаются монтажные профили и навешиваются фасадные плитки, представляющие собой каменные профили. Между утеплителем и фасадными плитками образуется воздушный зазор, который обеспечивает отвод диффузных паров. На наружной стене и в слое теплоизоляции влага не конденсируется. Подобную систему можно монтировать в любое время года.

СТЕНЫ ИЗ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА

12. Схема системы INTERSTONE:
а - фасадные плитки (каменный профиль)
б - алюминиевый монтажный профиль
в - диффузия водяных паров;
г - обратное тепловое излучение;
д - плиты из минеральной ваты;
е - кладка стены;
ж - вентиляция;
з - импрегнированная деревянная рейка;
и - дюбель;
к - вентиляционный профиль

В малоэтажном строительстве все большую популярность приобретают стеновые блоки из ячеистого бетона, основным видом которого является автоклавный газобетон. Этот материал состоит из портландцемента, извести и молотого кварцевого песка. Высокопрочная ячеистая структура образуется в результате поризации формовочной массы газом, выделяющимся при взаимодействии газообразователя (алюминиевой пудры) с гидроксидом кальция. Автоклавная обработка повышает прочность материала, уменьшая капиллярную пористость. Образовавшиеся мелкие сферические поры не заполняются при объемном водонасыщении. Крупные российские производители изделий из ячеистого бетона — Санкт-Петербургский, Самарский и Липецкий заводы — поставляют стеновые блоки определенных геометрических размеров, что позволяет выполнять кладку не только на цементно-песчаной растворной смеси, но и на специальном минеральном клее. Толщина швов в кладке не превышает 3 мм. Таким образом, теплотехнические свойства стен улучшаются, поскольку исключается образование мостиков холода из-за цементно-песчаного шва.

Стены из ячеистого бетона не препятствуют воздухообмену, то есть способны "дышать", а благодаря высокой паропроницаемости — регулировать влажность воздуха. В результате во внутренних помещениях устанавливается благоприятный микроклимат, близкий к микроклимату деревянных домов. Этот материал также обладает шумопоглощаюгцими свойствами. Для наружной отделки стен из ячеистого бетона рекомендуется использовать влагозащитные паропроницае-мые покрытия, например, воднодисперсионные акриловые краски. Можно облицевать стены лицевым кирпичом. Однако в подобном случае необходимо предусмотреть воздушный зазор и вентиляционные продухи.

ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ СТЕН ЗАВИСИТ ОТ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ, А ТАКЖЕ ОТ ИХ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Некоторые застройщики возводят дома, в которых из ячеистого бетона сделаны не только стены, но и плиты перекрытия, покрытия, перемычки и др. Например, Липецкий завод изделий домостроения и завод в Забудово (Беларусь) производят дома, почти полностью выполненные из ячеистого бетона (немецкая технология).

СТЕНЫ ИЗ КЕРАМЗИТОБЕТОНА

Если в качестве заполнителя применять керамзит, то можно будет производить строительные блоки и другие строительные изделия относительно малой плотности (500—1200 кг/м3).

Физико-механические и теплоизоляционные характеристики керамзитобетонных блоков во многом зависят от вида песка, использованного при их изготовлении. Высокими теплозащитными свойствами при низкой массе обладают изделия, в состав которых входит перлитовый песок, правда, их прочность невысока. Коэффициент теплопроводности керамзитобетона плотностью 1200 кг/м3 немного меньше, чем пустотного кирпича. Вместе с тем, из-за керамзита этот материал имеет крупнопористую структуру, поэтому обрабатывается (пилится, штробируется) хуже, чем ячеистый бетон. Эксплуатационные и теплоизоляционные свойства керамзитобетонных блоков удалось улучшить за счет поризации.

13. Кладка с утеплителем из теплоизоляционных плит: а - плитный утеплитель; б - перевязка тычками

14. Кирпично-бетонная анкерная кладка: а - анкеры из тычков кирпича; б - пенобетон

15. Колодцевая кладка: а - колодцы, заполненные утеплителем

16. Строительство дома из кирпича

МОНОЛИТНЫЕ СТЕНЫ

Стены монолитных домов возводятся с применением сборно-разборных опалубочных систем или несъемных опалубок. В первом случае стены, как правило, выполняются из тяжелого бетона. Фасады дополнительно утепляются, либо утеплитель размещается внутри стены при заливке бетона в опалубку. Однако такая технология экономически оправдана лишь при строительстве сразу нескольких домов или коттеджных поселков.

Сегодня популярны различные технологии монолитного бетонирования стен с использованием несъемных опалубок, которые после завершения бетонирования становятся элементами стены и выполняют декоративную или теплоизолирующую функцию. Выделяют два основных направления. Первое основано на применении пенополистиролбетонных пустотных блоков. После сборки части стены полость заполняют армированным бетоном. Функции утеплителя выполняет сама опалубка; бетонное ядро обеспечивает прочность конструкции.

Второе направление базируется на использовании в качестве несъемной опалубки древесно-цементных, цементно-стружечных плит и т.п. Так, компания "Алькомп-Европа" разработала оригинальную технологию возведения монолитных стен с применением древесно-цементных плит. Опалубка собирается одновременно по всему контуру дома на плоской , ровной поверхности (фундаментной плите, перекрытии цокольного этажа). На плиту, формирующую наружную поверхность стены, наклеивают утеплитель (минвату, пенопласт). Толщину стены регулируют с помощью стальных стяжек, при необходимости устанавливают арматуру. Сначала бетонирование ведется на высоту 300—400 мм, а затем на весь этаж, включая перекрытие, горизонтальная опалубка которого выполняется также из древесно-цементной плиты. При такой конструкции плиты точка росы выводится на внешнюю поверхность бетонного ядра. Масса бетона создает дополнительный температурный буфер, если изменяется температура окружающей среды. Технология позволяет использовать для заливки ядра легкие бетоны, например пенобетон. В отличие от газобетона, его можно получать непосредственно на строительной площадке при помощи специального оборудования.

Следует упомянуть о технологии возведения эффективных каркасно-монолитных стен с применением несъемной опалубки и пенополистиролбетона (технология "КНОМ"). Наполнителем для этого материала являются вспененные гранулы пенополистирола. Несущую функцию выполняет деревянный или стальной каркас. Его обшивка, изготовленная из штучных (кирпич, блоки) или плитных материалов (ЦСП, ДЦП и др.), играет роль несъемной опалубки, внутреннее пространство которой заполняется пенополистиролбетоном. Благодаря штатным материалам удается уменьшить или полностью исключить штукатурные работы. Толщина стены не превышает 25 см. Пенополистирольную смесь приготавливают и укладывают с помощью комплекта мобильного технологического оборудования, разработанного в НП МВЦСТ.

О МОСТИКАХ ХОЛОДА И НЕ ТОЛЬКО

"Мостики холода" — включения высокотеплопроводных материалов в толще стен, которые приводят к промерзанию последних. Узлы опоры железобетонных и металлических конструкций на несущие стены должны быть сконструированы таким образом, чтобы исключить промерзание при эксплуатации здания. В многослойных конструкциях слои лучше соединять гибкими стеклопластиковыми элементами. Если используются наружные фасадные системы, то утеплитель крепится к стене специальными пластмассовыми дюбелями.

Следует иметь в виду, что при полной герметичности стен естественной вентиляции дома будет недостаточно. Прежде всего это касается зданий с монолитными стенами, а также домов, при возведении которых в качестве утеплителя применялся пенополистирол. Обычно в подобных случаях паропроницаемость и воздухообмен обеспечивают, например, за счет организации приточно-вытяжной вентиляции и воздушного отопления.

Стены цокольных этажей, влажных помещений нуждаются в гидроизоляции. Защитить стены от проникновения влаги можно с помощью мембраны "ТЕФОНД", изготовленной из полиэтилена высокой плотности. Благодаря специальным полостям материал не только выполняет функции гидроизоляции, но и обеспечивает отвод влаги, вентилирование поверхностей стен. Помимо прочего, мембрана "ТЕФОНД" обладает высокой звукопоглощающей способностью.

Редакция выражает благодарность Торговому Дому "КОН", компаниям "Движущая Сила", "Алъкомп-Европа" и ПСК "ПРОБИЗНЕССТРОЙ" за предоставленные информационные и иллюстративные материалы и помощь в подготовке статьи.